《焊接结构学》重点归纳

《焊接结构学》重点归纳焊接结构的优点：（1）焊接接头强度高；（2）焊接结构设计灵活性大;（3）焊接接头密封性好;（4）焊前准备工作简单；（5）易于结构的变更和改型；（6）焊接结构的成品率高.焊接结构的缺点：（1）存在较大的焊接应力和变形；（2）对应力集中敏感;（3）焊接接头的性能不均匀.是指在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力 "力5胃内应力内应力的分类：按其分布范围可分为三类：宏观内应力，微观内应力，超微观内应力.按其产生机理分类：热应力（温度应力），残余应力，相变应力，相变残余应力.*热应力是由于构件不均匀受热所引起的 八焊接残余应力的分类:（1）纵向残余应力;（2）横向残余应力；（3）厚板中的残余应力；（4）拘束状态下焊接的内应力；（5）封闭焊缝引起的内应力；（6）相变应力.纵向应力沿板材横截面上的分布表现为中心区域是拉应力，两边为压应力，拉应力和压应力在截面内平衡.横向残余应力产生的直接原因 是来自焊缝冷却时的横向收缩，间接原因是来自焊缝的纵向收缩.焊接残余应力的影响：（1）内应力对静载强度的影响；（2）内应力对刚度的影响；（3）内应力对杆件受压稳定性的影响；（4）内应力对构件精度和尺寸稳定性的影响 ；（5）内应力对应力腐蚀开裂的影响.焊接残余变形的分类:（1）纵向收缩变形；（2）横向收缩变形；（3）挠曲变形；（4）角变形;（5）波浪变形；（6）错变变形；（7）螺旋形变形.焊接变形的危害影响:（1）需要进行校正，耗工耗时；（2）比较复杂的变形的校正工作量可能比焊接工作量还要大，而有时变形太大，造成废品；（3）增加了机械加工工作量，同时也增加了材料消耗.焊接变形的出现还会影响构件的美观和尺寸精度 ，并且还可能降低结构的承载能力，引发事故.纵向收缩引起的挠曲变形：当焊缝在构件中的位置不对称 ，即焊缝处于纵向偏心时，所引起的收缩力Ff是偏心的.因此，收缩力Ff不但使构件缩短，同时还造成构件弯曲.焊缝对于整个构件的中性轴对称 ，并不意味着在组焊的过程中始终是对称的 .因为，随着组焊过程的进行，构件的中性轴位置和截面惯性矩是变化的 .这也意味着，通过变化组焊的顺序，有可能对挠曲变形进行调整.波浪变形：薄板所承受的压应力超过某一临界值 ，就会出现波浪变形，或称为压曲失稳变形.焊接错边：是指两被连接工件相对位置发生变化，造成错位的一种几何不完善性.产生原因：错边可能是装配不当造成的，也可能是由焊接过程造成的.焊接过程造成错边的主要原因之一是热输入不平衡；焊缝两侧的工件刚度的差异也会引起错边 ，刚度小的一侧变形位移较大，刚度大的一侧位移小，因而造成错边.焊接残余应力的测量：1.焊接残余应力的破坏性测量：（1）单轴焊接残余应力的测量：①切条法；②弹性变形法.⑵双轴焊接残余应力的测量：①切块法：②钻孔法：③盲孔法：④套孔法.（3）三轴焊接残余应力的测量.焊接残余应力的非破坏性测量:（1）X射线衍射法;（2）中子衍射法.相似关系.TOC\o"1-5"\h\z焊接残余应力与变形的调控措施 ：调控焊接应力与变形的焊前措施：（1） 合理地选择焊缝的形状和尺寸.焊缝尺寸直接关系到焊接工作量、焊接应力和变形的大小.在保证结构承载能力的前提下，应遵循的原则是：尽可能使焊缝长度最短；尽可能使板厚小;尽可能使焊脚尺寸小；断续焊缝和连续焊缝相比，优先采用断续焊缝；角焊缝与对接焊缝相比,优先采用角焊缝以及复杂结构最好采用分部组合焊接 八（2） 尽量避免焊缝的密集与交叉.（3） 合理地选择肋板的形状并适当地安排肋板的位置 ，可以减少焊缝，提高肋板加固的效果.（4） 采用压形板来提高平板的刚性和稳定性 ，也可以减小焊接量和减小变形.（5） 联系焊缝可采用断续焊缝的形式以降低热输入总量 八（6） 预变形法或反变形法也是焊前需要考虑采用的重要措施之一 八焊后调控焊接残余应力与变形的措施：（1）机械方法；（2）加热方法.随焊调控焊接应力与变形的措施:（1）刚性固定法；（2）减小焊缝的热输入；（3）合理安排装配焊接的顺序；（4）预拉伸法；（5）焊时温差拉伸法；（6）随焊激冷法；（7）随焊碾压法；（8）随焊锤击法；（9）随焊冲击碾压法.刚性固定法：这种方法是在没有反变形的情况下 ，通过将构件加以固定来限制焊接变形 .这种方法只能在一定程度上减小挠曲变形 ，但可以防止角变形和波浪变形.不均匀加热是导致产生焊接应力和变形的根本原因 八火焰矫形：所谓火焰矫形，就是利用火焰局部加热时产生的压缩收缩变形使较长的金属在冷却后收缩，来达到矫正变形的目的.火焰成形：利用火焰局部加热把平直的钢板弯曲成各种曲面 ，这种方法在生产上称为火焰成形或水火弯板.接头一般可分为焊缝金属、熔合区、热影响区和母材 四个组成部分.焊接接头的力学性能与母材和焊缝二者之间的 强度匹配有关，焊缝金属强度比母材强度高的称为高组配接头，比母材强度低的称为低组配接头 .焊缝的基本形式：（1）对接焊缝；（2）角焊缝.对接焊缝开坡口的根本目的 是为了焊透金属，以便确保接头的质量及经济性 .坡口形式的选择主要取决于板材厚度、焊接方法和工艺过程八坡口形式：卷边；平对接；V形；U形；X形；K形.坡口选择的考虑因素：（1）可焊到性或便于施焊；（2）降低焊接材料的消耗量；（3）坡口易加工；（4）减小或控制焊接变形.坡口角度的大小与板厚和焊接方法有关，其作用是使电弧能深入根部使根部焊透 .坡口角度越大，焊缝金属量越多，焊接变形也会增大，一般坡口角度选60。左右.角焊缝按其截面形状分类：（1）平角焊缝；（2）凹角焊缝；（3）凸角焊缝；（4）不等腰角焊缝.按其承载方向分类：（1）焊缝与载荷相垂直的正面角焊缝 ；（2）与载荷相平行的侧面角焊缝；（3）与载荷倾斜的斜向角焊缝.各种截面形状角焊缝的承载能力与载荷性质有关 .静载时，如母材金属塑性良好，角焊缝的截面形状对承载能力没有显著影响 ；动载时，凹角焊缝比平角焊缝的承载能力高，凸角焊缝的最低.不等腰角焊缝，长边平行于载荷方向时，承受动载效果较好.焊接接头的基本形式及特点：对接接头；特点：受力好，装配要求高.对接接头截面变化平缓，应力集中小，受力状态是各种接头中最好的 .但是它的装配要求较高，如果两边母材上下错动，或间隙过大、过小都不行.搭接接头；特点：受力差，装配要求简单.搭接接头的特点刚好和对接接头相反 ，应力分布极不均匀，疲劳强度较低，但是它们的焊前准备工作及装配要求却很简单.T形接头；特点：能承受各种方向的力和力矩，受力差，经济合算，疲劳强度高.T形接头是将互相垂直的被连接件用角焊缝连接起来的接头 八角接接头.两板件端面构成为直角的焊接接头称为角接接头 .角接接头多用于箱形构件上.焊接接头产生应力集中的原因:(1)焊缝中存在工艺缺陷；(2)焊缝外形不合理;(3)焊接接头设计不合理.焊接接头产生应力集中的位置及减小应力集中措施 ：对接接头：［余高，过渡圆弧］由于余高造成了构件表面不平滑 ，在焊缝与母材金属的过渡处引起应力集中.措施:采用削平余高或增大过渡圆弧半径的措施来降低应力集中 .在实际生产中只要我们保证焊缝熔透；减小加厚高，使焊缝向母材过渡平顺；提高装配质量，减小焊接错边;选用合适的焊接规范和坡口形式 ，减小角变形就可以有效的控制对接接头造成的应力集中.*对接接头应力集中min;搭接接头应力集中 max.对接接头是最好的接头形式，不但静载可靠而且疲劳强度也较高.T形(十字)接头：未开坡口(角)：焊缝根部和焊趾处；开坡口(对)：余高，过渡圆弧.措施：开坡口焊透或采用深熔焊接方法进行焊接 ^搭接接头：正面角焊缝：焊根和焊趾.为了减少弯曲应力，两条正面角焊缝之间的距离应不小于板厚的4倍.侧面角焊缝：最大应力在两端，中部应力最小，而且焊缝较短时，应力分布较为均匀，焊缝较长时，应力分布不均匀的程度就更大.因此，采用过长的侧面角焊缝将使应力集中增加 ，这是TOC\o"1-5"\h\z不合理的.一般规范规定侧面角焊缝长度不得大于 50K.联合角焊缝：在设计搭接接头时，如增添正面角焊缝，不但可以改善应力分布，还可以缩短搭接长度.盖板接头：靠近侧面角焊缝的部位应力最大，远离焊缝并在构件的轴线位置上应力最小 .增添正面角焊缝连接的盖板接头，其各横截面正应力的分布得到明显改善 ，应力集中大大降低.斜向角焊缝：当焊脚尺寸K相同时，正面角焊缝的单位长度强度比侧面焊缝的高 ，斜向角焊缝的单位长